很多老师反映教软件工程和程序设计的时候没有合适的题目，《构建之法》提供了下面的题目，都是从简单的解题思路入手，逐步增量改进。学生们可以复习基本的编程技能，然后逐步加入模块化，文件处理，单元测试，信息隐藏，面向对象的分析，MVC 等概念和实践。 大家可以选用：
- 黄金点游戏和单词频率问题
- 四则运算练习
- 计算程序文件的行数，及其扩展问题
- 电梯调度
- 网页前端技术的练习题
下面的题目， 从简单的数据结构开始，让同学们逐步练习。
0. 请上网搜到最新的北京地线路图。
1. 把这个图的各个线路，各个站点，换乘信息等用文本文件 (假设名字叫 beijing-subway.txt)的形式保存起来，应该保存的信息有 {线路号，线路的各个站名，车站的换乘信息}， 应用程序可以读取这个文件，就能掌握关于北京地铁线路的所有信息，应该用什么样的格式呢？ 在我们生活中，我们用自然语言，或者图表来表示信息， 当一个有足够生活经历的成年人看到上面的线图路，她马上可以理解 “两个小白圆点中间有一条线表示这两个车站是相邻的”。 当你要让电脑程序来处理这些信息，但是程序只知道一行，一个字，一个字节地处理信息， 怎么办，怎么表示 “这个车站可以转 5 号线”？
2. 写一个命令行程序 (不妨叫 subway.exe)，这个程序启动的时候， 会读取beijing-subway.txt 的信息，然后这个程序就等待用户的输入， 用户可以输入地铁的线路编号，然后程序就输出此地铁线路的所有站名(按某一方向顺序输出即可)。 输出站名后，程序又进入等待状态。
3. 能否进一步， 找到两点之间的最有效线路？ 请实现下面这个需求：
subway.exe /b 知春路 中关村
返回经历的站名的个数，和路径，如果有换乘，请列出换乘的线路， 例如：
4
知春路
知春里
海淀黄庄 换乘10号线
中关村
3.1 抽象
在我们做测试的过程中，我们可以比较具体的车站的名字，已验证算法的正确性， 但是我们实际上并不在乎这个具体名字是 "知春路"， 还是 "惠新西街南口"，我们只要知道它们相同就好了。 能否给每个车站一个数字的标识，这样便于比较? 请修改你的 beijing-subway.txt 地图文件，把车站的唯一标识ID 加上，然后再修改程序中读取文件的部分，让它能处理ID，而不是仅仅车站名字。修改程序之后，请保证程序依然能够完成它原有的功能。
4. 既然有了地图和 “返回两个站点之间最短路径” 的功能， 我们怎么知道程序员实现的这个功能是正确的呢？ 我们可以抽样调查，但是不能确保。能否测试这个模块呢？ 这个模块可能是程序中的一个类，或几个相关的类，我们可以通过给它写单元测试，或模块测试的办法。
请把subway 程序中 “返回两个站点之间最短路径” 的功能独立出来，成为一个DLL，或者一个类，那么我们就可以用《构建之法》 提到的单元测试， 或者 四则运算练习题 提到的测试模块的方法测试了。
请把这个exe 分解为几个独立的模块，然后用你所在的平台的单元测试工具来测试。
5. 如果乘客有钱又有闲，那么，怎样才能尽可能快地遍历地铁的所有车站呢(只用经过一次，不用下车，就算经过车站)。 例如，注意到13号线 和 10 号线相交的知春路地铁站，我们选它作为一个起始站，从这个站出发，要经历多少站(换乘不出地铁系统，即不能从一个地铁口走到路面，然后从另一个站进去)，才能把所有地铁站都遍历呢？
扩展命令行程序，让它接受一个地铁站名。 例如这个格式： subway.exe /a 知春路
程序输出总共经历多少站， 以及经历的站名， 举一个特例，假如地铁系统只有知春路， 西土城两个站， 那么这个程序应该输出：
3
知春路
西土城
知春路
5.1 从现实生活中我们知道，在地铁系统中换乘是比较麻烦的一件事情，花费额外的时间和体力 (下车，步行到下一个线路，等车，挤上车，再找座位)，我们上一个遍历算法没有考虑到这一点，有点不接地气。 如果我们做一个改进， 每次换乘，相当于额外经历了 3 个车站， 我们还是要求遍历所有车站的最优线路，我们的程序应该怎么修改呢？ 总的车站数量 = 实际经过的车站数量 + 换乘等价的车站数量
我们在前面几步的修改中， 把数据格式，程序的功能，程序的结构都稍稍修改了一些，但是整体程序还能按原来的需求运行。 希望初学者在每一步都只改一个方面，修改之后，能测试程序，保证没有引入其它错误。 有基础的同学可以用源代码管理工具来管理各个版本的代码。
5.2 既然有程序能输出解答， 那么我们怎么验证呢？ 睁大眼睛一个一个地数么？ 我们不是会写程序么？ 来一个：
subway.exe /z filename
filename 指向一个文本文件，里面放了 /a 参数的答案 (就是题目 3 的输出， 一个数字加上站名)
这个 /z 参数要求在命令行输出
true： 如果filename 文件中的数据的确覆盖了整个地铁的所有站点至少一次，并且车站的数量是对的，车站的遍历次序是合理的。
false: 车站的遍历次序仍然合理，但是有遗漏的站点，或者车站的数量错误。 如果有遗漏的站点，这个程序要至少输出一个遗漏的车站名。
error: 如果车站的遍历次序不合理(例如直接从“知春路” 站到了“中关村” 站)， 打印出出错的两个站名。
6. 我们前面的练习都是基于命令行的，能否做成图形界面呢？ 首先我们要给每个站点一个坐标信息。
1)请修改 beijing-subway.txt 文件，加入适当的信息，为实现图形界面做准备。 你要如何设计这些坐标呢？
2)请改进 subway.exe， 加一个 /g 的命令行参数， 让它根据你提供的坐标画出各个地铁站，线路，以及换乘站。
我们看到，所有要展现的信息都要存储起来，存储还要有一定的规则，这样程序才好正确地，高效地读出来。 存储有下面三个方案：
a) 用文本文件， 用自定义的格式存放
b) 用XML 格式存放
c) 还可以用数据库的方式来存放， 例如 sqlite
d) 还可以用自己定义的二进制的格式来存放。
请比较几种方式的优缺点，特别是，这些方式如何应对变化的内部，外部因素。 例如，在 d) 方案中， 如果要增加一个地铁站，或者修改一个地铁站的名字，我们应该怎么做呢？
7. 现在我们回过头来，把遍历的解法搬到GUI (图形界面)来。
1)扩展 subway.exe, 处理下面参数的时候，
subway.exe /g 知春路
程序在图形界面中显示地铁地图 (各个站点的相对位置和官方地图类似即可)，然后用一个小亮点表示乘客，乘客正在经过的车站就会闪亮，乘客走过的路用不同的颜色标识，同时在适当的地方有数字表明乘客已经经过车站的数目。
8. 前面几步都做好了，下面就是工程问题了：
8.1 请让程序能处理上海的地铁地图，或者其它城市的地图。把程序由 “固定处理一个地图” 升级为 “能处理多个地图”， 程序的什么模块需要变化？
8.2 请把程序移植到网页/手机，用户指定起点和终点，程序就报告这两个点的最优路径。 把程序从 PC 平台搬到 Web 或 Mobile, 原来写的所有代码都要扔掉么？ 还是有很多部分可以重用？ 怎样重用？
